Диссертация (Поверхностное упрочнение инструментальных и конструкционных материалов нанесением дискретного диффузионного покрытия)

Акционерное общество «Научно-производственный центргазотурбостроения «Салют» филиал «Научно-исследовательский институттехнологии и организации производства двигателей» «НИИД»(АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» филиал «НИИД»)На правах рукописиЧекалова Елена АнатольевнаПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ И КОНСТРУКЦИОННЫХМАТЕРИАЛОВ НАНЕСЕНИЕМ ДИСКРЕТНОГОДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯСпециальность 05.16.09 «Материаловедение» (машиностроение)Диссертация на соискание ученой степенидоктора технических наукМосква – 20182ОглавлениеВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................5ГЛАВА 1.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА РЕЖУЩИЙИНСТРУМЕНТ......................................................................................................121.1 Анализ методов повышения долговечности режущего инструментапутем нанесения на него покрытия...............................................................121.2 Классификация методов нанесения износостойких покрытий взависимости от условий их применения........................................................141.2.1 Метод химического осаждения покрытий............................................151.2.2 Метод физического осаждения покрытий............................................161.2.3 Ионная имплантация...............................................................................191.2.4 Лазерное термоупрочнение....................................................................201.2.5 Электроискровое упрочнение инструмента.........................................231.3 Применение износостойких покрытий………………............................271.4 Кинетика и механизм изнашивания режущего инструмента сизносостойким покрытием..............................................................................291.5 Цель и задачи исследований.....................................................................52ГЛАВА 2.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯДИСКРЕТНОГОДИФФУЗИОННОГОПОКРЫТИЯНАМЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ПОДЛОЖКУ....................................................................542.1 Разработка теоретической модели долговечности образца сдискретным диффузионным покрытием........................................................572.2Теоретическиепредпосылкиформированиядискретногодиффузионного покрытия на рабочих поверхностях инструмента.............832.3Особенностидиффузионногопроцессаприформированиидискретного диффузионного покрытия.......................................................1092.4 Физико-химические закономерности формирования дискретногодиффузионного покрытия.............................................................................1252.5 Разработка методики и критерии оценки долговечности режущегоинструмента c дискретным диффузионным покрытием............................138Выводы по главе.............................................................................................1413ГЛАВА 3.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХИССЛЕДОВАНИИЙ..3.1Методикапроведенияпроцессаосаждениядискретногодиффузионного покрытия.............................................................................1433.2 Методы исследования структуры и состава дискретного покрытия..1463.3 Методика определения режущих свойств. Оборудование, инструмент,обрабатываемый материал............................................................................1513.4 Методика исследования физико-механических свойств дискретногодиффузионного покрытия.

Оборудование и обрабатываемый материал.157Выводы по главе.............................................................................................164ГЛАВА4.РАЗРАБОТКАТЕХНОЛОГИИФОРМИРОВАНИЯДИСКРЕТНОГО ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ......................................1664.1 Оборудование и особенности технологии дискретного диффузионногопокрытия на режущий инструмент……………………………....................1674.2 Исследование технологических факторов нанесения дискретногодиффузионного покрытия на режущий инструмент....................................1724.3 Математическое моделирование процесса нанесения дискретногодиффузионного покрытия на режущий инструмент....................................174Выводы по главе..............................................................................................180ГЛАВА5.ИССЛЕДОВАНИЕЗАКОНОМЕРНОСТЕЙСОСТАВАИСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНОГО ДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ...............1815.1 Распределение концентрации элементов дискретного диффузионногопокрытия на различные материалы..............................................................1815.2.Исследование химического состава дискретного диффузионногопокрытия на различные материалы.............................................................1945.3 Исследование фазового состава дискретного диффузионного покрытияна различные материалы................................................................................2015.4 Исследование физико-механических свойств материалов с дискретнымдиффузионным покрытием...........................................................................206Выводы по главе.............................................................................................2174ГЛАВА 6.

КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ИЗНАШИВАНИЯ РЕЖУЩЕГОИНСТРУМЕНТА С ДИСКРЕТНЫМ ДИФФУЗИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ.2196.1Исследованиережущихсвойствинструментасдискретнымдиффузионным покрытием...........................................................................2196.1.1 Методика исследований.......................................................................2196.2. Исследование параметров процесса резания и режущих свойствинструмента с дискретным диффузионным покрытием............................2216.2.1 Исследования параметров резания и режущих свойств инструментапри продольном точении...............................................................................2226.2.2 Исследование параметров резания и свойств инструмента прифрезеровании..................................................................................................2326.3 Эффективность применения режущего инструмента с дискретнымдиффузионнымпокрытиемивнедрениетехнологиинанесениядискретного диффузного покрытия..............................................................236Выводы по главе.............................................................................................241ГЛАВА 7.

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ДИСКРЕТНОГОДИФФУЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИИЗДЕЛИЙИЗТИТАНОВЫХСПЛАВОВСИЗНОСОСТОЙКИМИПОКРЫТИЯМИ..............................................................................................................................2447.1 Методы нанесения износостойких покрытий на детали из титановогосплава..............................................................................................................2447.2 Прочность образцов – имитаторов из титанового сплава с дискретнымдиффузионным покрытием...........................................................................2477.3 Усталостные испытания образцов – имитаторов из титанового сплава сдискретным диффузионным покрытием .....................................................2517.4 Фактографические исследования...........................................................255Выводы по главе............................................................................................257ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ..............................................................259ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................................262ПРИЛОЖЕНИЕ Копии актов о внедрении результатов диссертационнойработы………………………...............................................................................2725ВВЕДЕНИЕВ целях развития науки, техники и технологий в сфере наращиванияресурса требуется создание новых методов и технологий по его увеличению иувеличении долговечности инструмента обрабатывающего детали работающих всложных высокотемпературных условиях.

Научные исследовательские работы,выполняемые по государственным программам перспективных авиационныхкомплексов,входятвпереченьпервоочередныхзадачсовременногоавиационного материаловедения и технологии. От их решения зависит прогрессв двигателестроении и смежных областях промышленности в целом, а такжеполучение ряда инновационных теоретико-прикладных разработок в областиматериаловедения.Стратегия повышения надежности и долговечности машин требуеткоренного улучшения качества деталей и узлов производимой продукции.Успешное решение этой проблемы практически невозможно без разработки ивнедренияновых,болеесовершенныхматериаловиэффективныхтехнологических процессов.

Особое место в достижении максимального эффектавысокого качества изготовления деталей машин принадлежит поверхностномуупрочнению инструментальных и конструкционных материалов.Классическиупрочнениеинструментальныхиконструкционныхматериалов достигается введением легирующих элементов и термическойобработкойпутемрациональногоструктуройматериалов,управленияпозволяющимхимическим составом иполучатьоптимальныефизико-механические свойства.Применение упрочняющих технологий и покрытий на деталях иинструментах, используемых при их обработке, позволяет существенноповысить надежность и долговечность как самих машин, так и срок службыинструментов и оборудования, в процессе серийного производства – такойподход успешно использован в работах известных российских и зарубежныхученых Е.Н.